專利名稱：一種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸塵器及電動工具技術(shù)領(lǐng)域的功率控制器，尤其是一種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)申請人了解，當采用先進的國際標準對現(xiàn)有吸塵器及電動工具進行檢測時，普遍存在三次諧波超標問題，特別是功率超過1200W的吸塵器及電動工具。
檢索發(fā)現(xiàn)，為了抑制諧波，美國專利US5955794提出了一種連接于交流電源的負載輸出控制電路，該電路含有向負載提供交流電壓的輸出控制裝置，該輸出控制裝置包括根據(jù)所需負載功耗預(yù)設(shè)參考導(dǎo)通角的相位控制電路，連接到相位控制電路的操控電路，該操控電路可以在預(yù)設(shè)導(dǎo)通角參考值左右相應(yīng)增大或減小、從而改變?nèi)▽?dǎo)通角，以降低由于輸出控制裝置導(dǎo)致的交流電壓諧波量。
此外，申請?zhí)枮?1217163.8的中國專利公開了一種吸塵器的功率控制裝置，包括單片機MCU1、單相交流電的每半周起始點檢測電路、中斷信號發(fā)生電路、雙向可控硅電路。據(jù)介紹，由于通過單相交流電的每半周起始點檢測電路可以檢測對交流電的每半波起始點并輸入單片機，因此單片機可以控制其口線輸出使雙向可控制硅避開80度到130度這一范圍的導(dǎo)通角，則產(chǎn)生的三次諧波很小，對電網(wǎng)的影響不大，并且也能夠控制電機的功率從小到大變化。
然而，以上現(xiàn)有技術(shù)均未從相關(guān)電路的直流特性角度解決抑制諧波的問題，對直流負載并不適用。上述的美國專利技術(shù)成本高；國內(nèi)專利技術(shù)會引起負載電機有較大的震動，而且只有八級調(diào)速，低速時干涉大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種充分利用相關(guān)電路直流特性有效抑制三次諧波的直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案。本發(fā)明所述的這種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，主要包括單片機MCU，用于對功率控制模塊的α和β的導(dǎo)通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路，用于檢測交流電的每半波過零點并將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用于產(chǎn)生非對稱缺角全波整流波，控制負載電機；調(diào)速電路，用于獲得調(diào)速信號并輸入單片機MCU；直流電源，用于給整個電路供電。單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調(diào)速電路的輸出端，單片機MCU的數(shù)據(jù)輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內(nèi)波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性并且α與β的導(dǎo)通角不相等，即脈寬不相等。
本發(fā)明所述調(diào)速電路是由RW、C4組成電位器調(diào)速電路。
本發(fā)明所述直流電源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成。
本發(fā)明所述單相交流電的過零檢測電路是由R3、R4組成。
本發(fā)明所述的功率控制模塊由雙向可控硅VT1，二極管D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經(jīng)雙向可控硅VT1通過單片機MCU對雙向可控硅VT1的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產(chǎn)生用于控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
本發(fā)明所述的功率控制模塊由單向可控硅VT2、VT3，二極管D6、D7、D8組成，單向交流電經(jīng)VT2、VT3通過單片機MCU對VT2、VT3的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產(chǎn)生用于控制負載電機的非對稱缺角全波整流波本發(fā)明有益的效果同極性的兩個半波α、β，在α與β的導(dǎo)通角不相等情況下，能有效抑制3次諧波的效果，通過對功率控制模塊的α和β的導(dǎo)通角進行非對稱的控制，來達到抑制3次諧波的目的。與國內(nèi)專利技術(shù)相比，負載電機沒有較大的震動，能實現(xiàn)64級的調(diào)速，并且低速時抑制效果明顯；與美國的專利技術(shù)相比，性價比高。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是本發(fā)明的電路原理框圖；
圖2是本發(fā)明的電路原理圖；圖3是實施例1的功率輸出控制電路模塊的展開電路圖；圖4是實施例2的功率輸出控制電路模塊的展開電路圖；圖5是非對稱缺角全波整流波的波形圖；圖6是非對稱缺角全波整流波的波形分解圖一；圖7是非對稱缺角全波整流波的波形分解圖二；圖8是α和β的導(dǎo)通角相同情況下的矢量圖；圖9是α和β的導(dǎo)通角不相同情況下的矢量圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述，實施例將幫助更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅局限于下述實施例。
實施例1本實施例的直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置如圖1、圖2所示，這種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，主要包括單片機MCU，用于對功率控制模塊AP-01中α和β的導(dǎo)通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路由R3、R4組成，用于檢測交流電的每半波過零點并將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用于產(chǎn)生非對稱缺角全波整流波，控制接吸塵器或電動工具的負載電機M；調(diào)速電路由RW、C4組成電位器調(diào)速電路，用于獲得調(diào)速信號并輸入單片機MCU；直流電源由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成，用于給整個電路供電。單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調(diào)速電路的輸出端，單片機MCU的數(shù)據(jù)輸出口P0端接功率控制模塊AP-01的輸入控制端G，功率控制模塊AP-01的輸出端接負載電機M。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內(nèi)波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性并且α與β的導(dǎo)通角不相等，即脈寬不相等。
本實施例的功率控制模塊如圖3所示，功率控制模塊由雙向可控硅VT1，二極管D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經(jīng)VT1通過MCU對VT1的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產(chǎn)生非對稱缺角全波整流波，控制吸塵器或電動工具的負載電機M。
工作原理
一、波形命名非對稱缺角全波整流波。
二、波形說明(如圖5所示)1、在1個周期內(nèi)波形有兩個半波α、β組成，并且α與β的導(dǎo)通角不相等，即脈寬不相等。
2、兩個波形為同一極性。
三、直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制方案的原理1、圖5可以等效成圖6、圖7的疊加，圖5作用效果等效于圖6、圖7分別作用的疊加。
2、圖6的作用用傅里葉展開f(ωt)=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+ψk)]]>Ψk與α線性相關(guān)，Ψk等效于α。
圖7的作用用傅里葉展開f,(ωt)=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+ψk)]]>Ψk與β線性相關(guān)，Ψk等效于β。
如果α＝π+β即α與β的導(dǎo)通角相等，則 =A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+α)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+π+β)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=2(A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β))]]>=2f(ωt),]]>對于任意基次諧波分量為絕對值的和，矢量圖如圖8所示。
如果α＝π+β+ΔΨk即α與β的導(dǎo)通角不相等，則
=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+α)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+π+β+Δψk)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β+Δψk)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>矢量圖如圖9所示。
由圖8與圖9可知f’總(ωt)＜f(ωt)+f’(ωt)即 f’總(ωt)＜f總(ωt)所以當α與β導(dǎo)通角不相等時基次諧波分量比當α與β導(dǎo)通角相等時基次諧波分量小，也就是3次諧波有效抑制在一定范圍內(nèi)。
實施例2本實施例的基本構(gòu)成與實施例1相同，不同的是功率控制模塊如圖4所示，功率控制模塊由單向可控硅VT2、VT3，二極管D6、D7、D8組成，單向交流電經(jīng)VT2、VT3通過MCU對VT2、VT3的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產(chǎn)生非對稱缺角全波整流波，控制吸塵器或電動工具的負載電機M。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于1.1)、該裝置主要包括單片機MCU，用于對功率控制模塊中α和β的導(dǎo)通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路，用于檢測交流電的每半波過零點并將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用于產(chǎn)生非對稱缺角全波整流波，控制負載電機；調(diào)速電路，用于獲得調(diào)速信號并輸入單片機MCU；直流電源，用于給整個電路供電；1.2)、單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調(diào)速電路的輸出端，單片機MCU的數(shù)據(jù)輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機；1.3)、非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內(nèi)波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性并且α與β的導(dǎo)通角不相等，即脈寬不相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于所述調(diào)速電路是由RW、C4組成電位器調(diào)速電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于所述直流電源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于所述單相交流電的過零檢測電路是由R3、R4組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于所述的功率控制模塊由雙向可控硅VT1，二極管D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經(jīng)雙向可控硅VT1通過單片機MCU對雙向可控硅VT1的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產(chǎn)生用于控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，其特征在于所述的功率控制模塊由單向可控硅VT2、VT3，二極管D6、D7、D8組成，單向交流電經(jīng)VT2、VT3通過單片機MCU對VT2、VT3的控制端G進行導(dǎo)通角的控制，然后經(jīng)由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產(chǎn)生用于控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流負載變功率調(diào)節(jié)的諧波抑制裝置，主要包括單片機、單相交流電的過零檢測電路、功率控制模塊、調(diào)速電路和直流電源，單片機的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機的中斷信號端INT1接調(diào)速電路的輸出端，單片機的數(shù)據(jù)輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內(nèi)波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性并且α與β的導(dǎo)通角不相等。本發(fā)明有益的效果通過對功率控制模塊的α和β的導(dǎo)通角進行非對稱的控制，來達到抑制3次諧波的目的，負載電機沒有較大的震動，能實現(xiàn)64級的調(diào)速，并且低速時抑制效果明顯。
文檔編號H02P25/14GK1980021SQ200610154509
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者朱鳴 申請人:朱鳴